[發(fā)明專利]電弧等離子體發(fā)生器的陽極以及電弧等離子體發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910014106.6
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101784154A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王雨蓬;李毅;楊朔;楊金華
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34;F23Q7/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電弧等離子體發(fā)生 器的陽極以及電弧等離子體發(fā)生器。

背景技術(shù)

當前電站鍋爐采用等離子體發(fā)生器點燃煤粉，實現(xiàn)無油或少油啟動的點 火技術(shù)已經(jīng)推廣。國內(nèi)燃煤火力發(fā)電廠新建30萬千瓦以上的機組80％都配 置了等離子點火系統(tǒng)。但現(xiàn)有等離子體發(fā)生器輸出功率有限，受等離子射流 形貌與焓值的限制，在對無煙煤、貧煤以及劣質(zhì)煤等低揮發(fā)性煤種和水分含 量較大的褐煤進行點火時，仍存在一定的困難。迫切需要能夠輸出更高功率 的等離子體發(fā)生器作為點火源來解決這些難著火煤種的點火問題。

提高等離子體發(fā)生器功率的主要途徑有：提高輸入電流值和提高等離子 電弧輸出電壓兩種。然而，等離子電弧的電流值過高時不僅對電纜的電氣設(shè) 備要求苛刻，增加造價，而且由于增多了單位時間內(nèi)流向陰極的重粒子數(shù)量， 撞擊陰極材料使其發(fā)熱、揮發(fā)、濺射，會發(fā)生嚴重燒損，大大縮短了等離子 陰極和陽極的壽命。因此，實際應(yīng)用中多傾向于通過提高等離子體發(fā)生器的 輸出電壓來提高等離子發(fā)生器的輸出功率。

目前應(yīng)用于煤粉鍋爐等離子點火系統(tǒng)的電弧等離子體發(fā)生器中，應(yīng)用最 多的電弧等離子體發(fā)生器為陽極單級進氣形式。若想提高其輸出電壓，只能 在改進陽極結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增大載體風量，將落于陽極的弧根推遠，通過拉 長電弧的方法增大其電壓。但是，由于電弧的長度取決于陽極內(nèi)氣體層流的 長度，單級進氣陽極只有一個喉口，層流長度較短，而多級進氣方式通過多 級喉口的壓縮，多級進氣的補充，能將層流長度拉長，因此，此方法作用有 限，功率提高的很少，而且風量過大時，還會影響發(fā)生器內(nèi)的風場及等離子 電弧的穩(wěn)定性，造成斷弧或者起弧困難等問題。

要改變電弧的長度，通常采用的是轉(zhuǎn)弧技術(shù)，這種等離子體發(fā)生器的多 個陽極依次絕緣連接，發(fā)生器工作時，首先啟動陰極和第一陽極之間產(chǎn)生電 弧，然后通過第一陽極和陰極的電路回路，在斷開陰極和第一陽極之間電路 的同時合上陰極和第二陽極之間的電路的方法，使陽極弧根從第一陽極轉(zhuǎn)到 第二陽極上；依次方法，還可以將陽極弧根轉(zhuǎn)移到第三陽極、第四陽極....等， 通過這種強行轉(zhuǎn)移電弧的手段拉長了電弧，提高了電弧等離子體發(fā)生器的電 壓，從而提高了電弧等離子體發(fā)生器的功率，由于此類等離子體發(fā)生器在工 作過程中，涉及到各個開關(guān)的切換，工作過程比較復雜。由于這種發(fā)生器的 陽極絕緣連接，結(jié)構(gòu)相對復雜、故障點多，而且操作復雜。轉(zhuǎn)弧過程極不穩(wěn) 定，容易燒損陽極之間連接的絕緣件。而且往往要多次操作才能成功，影響 設(shè)備可靠性。

參見圖1，為現(xiàn)有技術(shù)中陽極間絕緣的雙陽極等離子體發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意 圖，該等離子體發(fā)生器包括陰極101、第一陽極102、絕緣風環(huán)103、冷卻水 通道104以及第二陽極105。

現(xiàn)有技術(shù)的雙陽極等離子體發(fā)生器的工作原理是：絕緣風環(huán)103將第一 陽極102和第二陽極105絕緣，冷卻水通道104冷卻第一陽極102和第二陽 極105；啟動雙陽極等離子體發(fā)生器時，先使第一陽極102與電源的正極接 通。高頻起弧后，在靠近陰極101的第一陽極之間形成電弧，且高溫等離子 射流流過第二陽極105。斷開第一陽極102和電源的連接，在這一瞬間由于 高溫等離子沒有完全復合，在第二陽極105和陰極101之間存在導電通路， 電弧被強制拉到較遠的第二陽極105上，完成轉(zhuǎn)弧，獲得具有更高壓降的長 電弧。

現(xiàn)有技術(shù)的雙陽極等離子體發(fā)生器雖然能通過兩級進氣的方法改善發(fā)生 器內(nèi)的風場，拉長等離子電弧，提高等離子體的功率，但由于這種發(fā)生器的 陽極絕緣連接，結(jié)構(gòu)相對復雜、故障點多，而且操作復雜。啟動雙陽極等離 子體發(fā)生器時，先使第一陽極與電源的正極接通。高頻起弧后，在靠近陰極 的第一陽極之間形成電弧，且高溫等離子射流流過第二陽極。斷開第一陽極 和電源的連接，在這一瞬間由于高溫等離子沒有完全復合，在第二陽極和陰 極之間存在導電通路。電弧被強制拉到較遠的第二陽極上，完成轉(zhuǎn)弧，獲得 具有更高壓降的長電弧。轉(zhuǎn)弧過程極不穩(wěn)定，容易燒損陽極之間連接的絕緣 件。而且往往要多次操作才能成功，影響設(shè)備可靠性。發(fā)生器工作時，雙弧 現(xiàn)象(即同時在陰極與兩級陽極之間各存在等離子電弧)時有發(fā)生，燒損各 級陽極之間的絕緣材料，影響設(shè)備安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于保證等離子電弧穩(wěn)定性不受影響的前提下，提供一種輸 出較大功率的電弧等離子體發(fā)生器的陽極以及電弧等離子體發(fā)生器。